JPS5943880A - ドライエツチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えばシリコンウェハ上に形成されｋ　被Ｈ
のパターン加工等を行なうだめのプラズマ放電を利用し
た一枚処理のドライエツチング装置に関するものである
。

従来例の構成とその問題点 近年、半導体集積回路の高集積化・高性能化が進むにつ
れ、微細加工に対する要求が増大してきた。とりわけド
ライエツチング装置は、従来のウェットエツチングでは
アンダーカットが大きく高精度な微細パターン形成に限
界があることがら、微細パターン形成の主流になってき
ている。またウェハ径も大口径化の傾向をたどシ、一枚
処理による、エツチングの均一性、再現性の高いドライ
エツチング装置が望まれている。

以下図面を参照しながら、上述した従来のドライエツチ
ング装置について説明を行なう。第１図は、従来の一枚
処理ができるドライエ１．チング装置の構成を示すもの
である。第１図において、１は内部を真空に保ち、プラ
ズマ反応を起こすだめの真空容器で、２，３は一対の平
行電極を形成しており２は真空容器内で接地されている
対向電極、３は真空容器内で、図示しない絶縁物で支持
されるとともに被エツチング物を載置し、高周波電力を
印加する基板？ｂ；極、４は被エツチング物である例え
ば半導体用のシリコンウェハ、５は真空容器の下方に設
けられ、図示しない真空ポンプ等の真空何気手段に接続
される真空抽気孔、７ｄ、必°用に応じガス流量の調節
を行なうコントロールバルブ、８は処理ガスを供給する
ガス容器である。９はプラズマ放電を行なわすだめの高
周波電源である。

以上のように構成されたドライエツチング装置について
、以下その動作について説明する。まずウェハ４を基板
電極３上に載置し、真空容器１内の気体を真空排気孔５
より排気し、その後真空排気を続けながら処理ガスを、
ガス導入孔６より真空容器１内に導き、グロー放電によ
るプラズマ発生圧力内で所定の圧力に保ち、ターゲット
電極３に高周波電力を印加し、プラズマを発生させ、ウ
ェハ４表面の除去すべき膜と反応させる。反応生成物は
ガス化し排気孔５より排気される。

しかしながら上記のような構成では、ガス導入孔付近で
のエツチングの進行が速くなり、不均一なガス流れ如起
因するエツチング速度のバラツキを生じ、均一性、再現
性の良い微細パターンが得られないという欠点を有して
いた。雪だプラズマ反応による反応生成物は、基板電極
の裏面を通り排気されるだめ、基板電極の裏面に反応生
成物が付着し、真空引き途中での放出ガスの原因となり
、真空容器の到達真空度を低下させたりエツチングの再
現性を悪くする原因と々っていた。′＝１だ定期的に行
なわれる反応生成物の除去作業にも、手間がかかるため
生産性を低下させる大き々要因となっており、量産装置
としては使いにぐいという欠点があった。さらに近年、
ウェハ径の大口径化とエツチングパターンの微細化にと
もない、さらにエツチングの均一性、再現性を高められ
るドライエツチング装置が望まれていた。

発明の目的 本発明は、上記欠点に鑑み真空容器内での被加工物に対
するガス流れの均一化をはかり、大口径化するウェハに
対してもエツチングの均一１で１−１再現性が良く、か
つ、装置の保守性を改善した一枚処理用のドライエツチ
ング装置を掃供するものである。

発明の構成 本発明は、対向電極に中空部と小孔もしくに１細孔から
なるガス吹出血をもち、真空排気孔を一対の対向する平
行電極と同心に設けることにより、プラズマ反応中の電
界分布に依存するイオン反応と、処理ガス流れに依存す
るラジカル反応のどちらにおいても、被エツチング物に
対し均一に作用させることができるだめ、エツチングの
均一性、再現性を向上することができる。さらに真空排
気孔を対向電極の上方に取りつけることにより、反応生
成物が被エツチング物を載置した基板電極部に再伺着す
ることが減少でき、メンテナンス時間も大幅に短縮する
ことができる。また対向電極の外周部にそって円筒形の
ガイドを設けることにより、最適な放電条件を得るため
に電極間距離を移動しても、ガス流れを一定にすること
ができ、良好なエツチングの均一性、再現性が得られる
という特有の効果を有する。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。第２図は、本発明の第１の実施例におけるドラ
イエツチング装置の構成を示すものである。第２図にお
いて、１ｏは内部を真空に保ち、プラズマ反応を起こす
だめの真空容器で、１１は真空容器内で図示しない電気
的絶縁物で支持されるとともに、被エツチング物を載置
し、高周波電力を印加する基板電極、１２は被エツチン
グ物であるウェハ、１３は必要に応じガス流量の調節を
行なうコントロールバルブ、１４は処理ガスを供給する
ガス容器で、コントロールバルブ１３とともに必要なガ
スの種類に応じた数だけ設けられる。１５はプラズマ放
電を起こすだめの高周波電源である。１６は真空容器１
ｏ内にあって接地されている対向電極であり、ガスを拡
１１（させるための中空部１６ａと基板電極に対向する
面に複数のノＪ・孔もしくは細孔からなるガス吹１Ｊ」
７ＩＩＴ１６ｂをもち、中空部１６ａで拡散され／ヒガ
スを均〜に吹出ず。吹出面１６ｂは実施例では１００μ
ｍメツシュのそテンレス製多孔質板を用いたが、複数個
の小孔を加工したものでもよい。１７は基板電極。

対向電極と同心でかつ、基板電極の下方に設けられた真
空排気孔である。以上のように構成され／こドライエツ
チング装置ｒ（ついて、以−ドその動作について説明す
る。まずウェハ１２を基板電極１１上に載置し、真空排
気孔１７より真空容器内の気体を排気し、その後、真空
排気を続け、なから、処理ガスを対向電極の吹出面１６
ｂに設けた複数の細孔により均一に吹きだし、ウェハ面
上に均一なガス流れを生じさせるとともに、プラズマ発
化圧力内で所定の圧力に保ち、基板電極１１に高周波電
力を印加し、プラズマを発生させてウェハ土の除去すべ
き膜と反応させる。反応生成物は、例えば四塩化炭素な
どの塩素系ガスのプラズマ反応によれば、アルミニウム
膜の除去の場合ＡｌＣｌ３のような生成物を生じるが、
真空中では容易に気化し、ガス流れにのって真空排気孔
」：り刊気される。

以上のように本実施例によれは、対向電極と基板電極と
排気孔とを、同心に設けることに」：す、対向電極から
吹出されたガスは、基板電極上に均一に流れ、かつ、基
板電極の外周から４Ｊ＋気されることにより、プラズマ
反応中の処理ガスの流れ、および排ガス流れを均一にで
きるため、基板電極上に載置されたウェハーのエツチン
グの均一性、再現性の良い微細パターン加工が可能とな
った。

第３図には、本実施例に示すドライエ、ンチング装置で
のエツチングの均一性を表わしたもので、従来の装置に
比べ大幅な向上が認められた。

以下本発明の第２の実施例について、図面を参照し々か
ら説明する。第４図は本発明の第２の実施例を示すドラ
イエツチング装置の構成図である。

同図において、第２図と同じ番号を伺したものは同一じ
ものを表わしている。第２図の構成と異なるのは真空排
気孔１８を、一対の対向する平行電極と同心で、かつ、
対向電極１６の上方に設けた点と、真空拶を気孔１８を
上方に設けたことにより、基板電極１１と真空容器１０
との間にあったＪＪ＋気のため空間をなくし、電気的絶
縁体１０ａ　Ｋより密閉した点である。上記のように構
成されたドライエツチング装置について、以下その動作
を説明する。対向電極１６から処理ガスを流しプラズマ
を発生させ、プラズマ反応によりウェハ面上の除去すべ
き膜と反応させることは第１の実施例と同一であるが、
真空用気孔１８を対向電極１６の下方に設けるととて、
気化した反応生成物を真空容器上方より排気することが
できる。

以上のように真空排気孔を対向電極の上方Ｃζ設けたこ
とにより、ウェハを載置し高周波電力を印加する基板電
極部と真空容器壁面との間にＪ：Ｉｌガスの通路となる
空間を設ける必要がなくなり、基板電極部の構造を簡素
化できるとともに反応生成物を含む排ガスを下方に排気
することによりウエノ１を載置した基板電極部付近への
反応生成物の付着を減少でき、定期的に行なわれる真空
容器内面に付着した反応生成物の除去作業も、高周波電
源の配線や、電気的絶縁体による支持物が設けられてい
た基板電極と真空容器との狭い空間をなくしたことによ
り、容易になり、メンテナンス時間が大幅に短縮され、
量産装置に適する構造とすることができた。第５図は本
発明の第２の実施例Ｖこおけるエツチングの均一性を示
しだもので、電極間距離の近いところで、第１の実施例
と同等の効果が認められた。

以下本発明の第３の実施例について、図面を参照しなが
ら説明する。第６図は本発明の第３の実施例を示すドラ
イエツチング装置の構成図である。

同図において、第４図と同じ番号を付したものは同じも
のを表わしている。第４図の構成と異なるものは円筒状
のガイド２ｏを、対向電極１６の外周部にそって設け、
開口部を基板電極列周部付近まで延ばした点である。ガ
イド２ｏは基板電極との放電を防止するため、電気的に
絶縁されている構造、もしくは電気的絶縁体から構成さ
れている。

上記のように構成されたドライエツチング装置について
、以下その動作について説明する。プシズマ反応により
ウェハ上の除去すべき膜が気化するまでは、第２の実施
例と同様であるが、反応生成物を含む排ガスの流れは、
第１の実施例と同様に基板電極１１の全周から排気され
る。以上のように対向電極の外周部にそって、円筒状の
ガイドを設けたことにより、最適な放電条件を得るため
に電極間距離を移動しても、排ガスの流れを一定にする
ことができ、本発明の第１の実施例の特徴である均一性
の良さと、第２の実施例の特徴であるメンテナンスの容
易さの両特性を兼ね備えだドライエツチング装置とする
ことができた。第７図は、本発明第３実施例におけるエ
ツチングの均一性を示したもので電極間距離を変えても
エツチングの均一性は、良好であった。

なお、実施例ではウェハの加工について述べたが半導体
ウェハの加工に限定されるものでなく、広い加工対象に
適用できる。又大口径のウェハに対しては一枚処理で均
一性、再現性の良い加工が得られるが小径のウェハを複
数枚加工することも本発明に含まれる１゜ また、高周波電源１５は基板電極に接続したが、ガス吹
出面をもつ対向電極に接続し、ウエノ１を載置する基板
電極を接地してもよいことは言う１でもない。

発明の効果 以上のように本発明は対向電極に中空部と小孔もしくは
細孔からなるガス吹出面をもち、真空排気孔を一対の対
向する平行電極と同心に設けることにより、プラズマ反
応中の電界分布に依存するイオン反応と、処理ガス流れ
に依存するラジカル反応のどちらにおいても、ウエノ１
面上において均一にすることができるため、工・ンチン
グの均一性、再現性を向上することができ、さらに真空
排気孔を対向電極の上方に取シつけ、上方から反応生成
物を含む処理ガスを排気することにより、ウエノ・を載
置し高周波電力を印加する基板電極部と、真空容器壁面
との間に、反応生成物を含む排ガスの通路となる空間を
設ける必要がなくなり、基板電極部の構造を簡素化でき
たため、基板′ｉｌＪ、極部への反応生成物の付着を減
少でき、定期的に７行なわれる真空容器内に付着した反
応生成物の除去作業も容易になり、メンテナンス時間を
大幅に知縮することが可能となり、高密度、高集積化が
進む）１６導体ウェハの微細パターン形成を行なう一枚
処理のドライエツチング装置として、その実用的効果は
大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の一枚処理のドライエツチング装置の概略
図、第２図は本発明の第１の実施例におけるドライエツ
チング装置の概略図、第３図は第２図のドライエツチン
グ装置によるエツチングの均一性を示す特性図、第４図
は本発明の第２の実施例におけるドライエツチング装置
の概略図、第５図は第４図のドライエツチング装置によ
るエツチングの均一性を示す特性図、第６図は本発明の
第３の実施例におけるドライエツチング装置の概略図、
第７図は第６図のドライエツチング装置によるエツチン
グの均・−性を示す特性図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空容器と、この真空容器に連接された真空排気
   手段と、処理ガス供給手段と、前記真空容器内にあって
   、被エツチング物を載置する基板電極と、前記基板電極
   と平行に対向する対向電極と、真空容器内の前記電極の
   いずれか一方に電気的に接続された高周波電源からなシ
   、前記対向電極は、中空部と基板電極ｒ（対向する面に
   複数の小孔もしくは細孔からなるガス吹出面を有し、前
   記真空容器の壁面にある排気孔と同心に構成されたドラ
   イエツチング装置。
2. （２）前記排気孔は、真空容器の上方壁面に設けられた
   特許請求の範囲第１項記載のドライエツチング装置。
3. （３）前記対向電極の外周部にそって、円筒状のガイド
   を設けた特許請求の範囲第１項ｔ、には第２項記載のド
   ライエツチング装置。